EVALUASI KINERJA ALGORITMA HISTERESIS HARD HANDOFF PADA SISTEM SELULER Oleh : RUDOLF PARULIAN GURNING 060402060 Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Departemen Teknik Elektro DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
ABSTRAK Perhitungan kuat sinyal terima (RSS) merupakan kriteria yang umum digunakan untuk menginisiasikan suatu handoff. Pada algoritma handoff, handoff diinisiakan jika kuat sinyal yang diterima pada base station (BS) yang akan dituju lebih kuat berdasarkan nilai histeresisnya daripada kuat sinyal dari BS yang sedang melayani. Oleh karena itu, pemilihan nilai histeresis sangat penting dalam mengoptimasi performansi suatu handoff. Dalam Tugas Akhir ini, ditentukan nilai histeresis sebagai parameter pembanding untuk mengetahui daerah probabilitas handoff, probabilitas transisi handoff, probabilitas BS menangani MS, dan link degradasi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai histeresis mempengaruhi jarak terjadinya handoff. Jika histeresis (h) terlalu kecil, maka daerah handoff akan semakin dekat dengan BS serving. Jika h terlalu besar, maka jarak handoff dari BS serving akan semakin jauh. Semakin jauhnya jarak handoff maka kuat sinyal yang dipancarkan oleh BS serving akan semakin melemah dan dapat mengurangi quality of service (QoS) jaringan. i
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan pengetahuan, pemahaman dan kemudahan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: EVALUASI KINERJA ALGORITMA HISTERESIS HARD HANDOFF PADA SISTEM SELULER Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ayahanda M.Gurning dan Ibunda M. Silalahi serta kakak saya Renova Wulan Januati Gurning, Risdawati Suryanigsih Gurning dan abang saya Romeo Agustus Gurning atas segala kasih sayang, doa, motivasi dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Maksum Pinem, ST,MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. ii
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST,MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, MSc sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis. 5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis dan seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. 6. Sodari Leni Simamora yang selalu memberi semangat serta sahabat-sahabat dikeluarga besar PB IMAHO, kawan-kawan seperjuangan di DOTA dan kawan-kawan sesama stres di kantin mipa, junior 2007 Leo, dan kawan lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan. 7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata penullis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Desember 2012 Penulis, Rudolf Parulian Gurning iii
DAFTAR ISI ABSTRAK..i KATA PENGANTAR ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR..vii DAFTAR TABEL...viii DAFTAR ISTILAH.ix DAFTAR SINGKATAN.xii BAB I PENDAHULUAN.. 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah.. 2 1.3 Tujuan Penulisan 2 1.4 Batasan Masalah. 3 1.5 Metode Penulisan 3 1.6 Sistematika Penulisan. 4 BAB II PROPAGASI SINYAL...... 6 2.1 Umum. 6 2.2 Model Propagasi. 6 2.3 Parameter Propagasi....9 2.4 Analisa Path Loss dengan Menggunakan Model Propagasi.. 10 2.4.1 Model Path Loss dengan Log-distance.. 10 2.4.2 Log-normal Shadowing...11 iv
2.4.3 Model Eksponensial 12 2.5 Kuat Sinyal Terima (received signal strength)...14 BAB III HANDOFF.. 16 3.1 Umum. 16 3.2 Prosedur Handoff... 17 3.3 Tipe Handoff.. 18 3.4 Prinsip Kerja Handoff... 20 3.5 Histeresis Handoff 22 3.6 Analisa Handoff Dengan Path Loss dan Shadowing. 23 BAB IV EVALUASI KINERJA ALGORITMA HISTERESIS HARD HANDOFF PADA SISTEM SELULER.. 27 4.1 Model Sistem.. 27 4.2 Flow Chart Simulasi... 28 4.3 Parameter Simulasi. 29 4.4 Hasil Simulasi. 29 4.4.1 Pembangkitan Sinyal..... 30 4.4.2 Evaluasi Perubahan Probabilitas Transisi Terhadap Jarak Dengan Perubahan Nilai h.. 32 4.4.3 Evaluasi Perubahan Probabilitas Handoff Terhadap Jarak Dengan Perubahan Nilai h.. 33 4.4.4 Evaluasi Perubahan Probabilitas BS Menangani MS Terhadap Jarak Dengan Perubahan Nilai h.. 34 v
4.4.5 Evaluasi Perubahan Probabilitas Degradasi Link Terhadap Jarak Dengan Perubahan Nilai h.... 35 4.5 Analisa Hasil Simulasi.. 36 4.5.1 Pengaruh Nilai Histeresis (h) Terhadap Jarak Probabilitas Transisi 36 4.5.2 Pengaruh Nilai Histeresis (h) Terhadap Jarak Probabilitas Handoff 36 4.5.3 Pengaruh Nilai Histeresis (h) Terhadap Jarak Probabilitas BS Menangani MS.. 37 4.5.4 Pengaruh Nilai Histeresis (h) Terhadap Degradasi Link.. 38 BAB V PENUTUP... 39 5.1 Kesimpulan 39 5.2 Saran.. 40 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komponen propagasi... 6 Gambar 2.2 Pembagian model propagasi.. 9 Gambar 3.1 Prosedur handoff. 18 Gambar 3.2 Hard Handoff.... 19 Gambar 3.3 Soft Handoff... 20 Gambar 3.4 Prinsip Kerja Hard dan Soft Handoff...22 Gambar 3.5 Penentuan lokasi handoff..23 Gambar 4.1 Model sistem.27 Gambar 4.2 Fow Chart Simulasi..28 Gambar 4.3 Grafik Propagasi kuat sinyal.....30 Gambar 4.4 Grafik Propagasi kuat sinyal rata-rata.. 31 Gambar 4.5 Grafik probabilitas transisi MS terhadap perubahan h...32 Gambar 4.6 Grafik probabilitas handoff terhadap perubahan h...33 Gambar 4.7 Grafik probabilitas BS menangani MS terhadap perubahan h.34 Gambar 4.8 Grafik probabilitas link degradasi terhadap perubahan h.......35 vii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel parameter simulasi sistem 29 viii
DAFTAR ISTILAH Base Station (BS) Istilah umum yang digunakan untuk mendiskripsikan pengertian dari antar muka (interface) pada sisi stationary (tetap, tak dapat bergerak atau pindah) sebuah jaringan bergerak (mobile). Delay Waktu tunda yang disebabkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya. Fading Gangguan saluran transmisi, terutama pada sistem gelombang mikro ketika sinyalsinyal yang dikirim melalui berbagai jalur ke penerima dan mengalami perubahan karena kondisi atmosfer. Hysteresis Selisih antara kuat sinyal dari base station yang sedang melayani dengan base station tetangga. Interferensi Kondisi dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan, hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru. ix
Link Hubungan radio antara pengirim dan penerima. LOS (Line of Sight) Gambaran untuk lintasan atau hubungan radio tanpa halangan antara antena pengiriman dan antena penerimaan pada sistem komunikasi. Mobile Station (MS) Istilah yang digunakan untuk mendiskripsikan terminal pelanggan dalam jaringan nirkabel. Model Propagasi Menjelaskan perambatan rata-rata sinyal pada suatu daerah juga memungkinkan untuk mengkonversikan besarnya rugi-rugi perambatan maksimum yang diperbolehkan menjadi besarnya cell range maksimum. Multipath Fenomena dimana sinyal dari pengirim (transmitter) tiba di penerima (receiver) melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda. Path Loss Tingkat dimana sinyal yang ditransmisikan kehilangan daya rata-rata dari kekuatan awalnya selama sinyal tersebut merambat. Propagasi Proses perambatan gelombang radio di udara, berawal saat sinyal radio dipancarkan di titik pengirim dan berakhir saat sinyal radio tersebut ditangkap di titik penerima. x
Shadow Fading Fenomena yang terjadi ketika sebuah mobile station berpindah ke belakang halangan dan mengalami penurunan yang signifikan pada daya sinyal Threshold Level kuat sinyal minimum yang dibutuhkan untuk memberikan kualitas pelayanan komunikasi yang baik. xi
DAFTAR SINGKATAN BS CDMA HDM HCM LOS MCHO MS MTSO NCHO = Base Station = Code Division Multiple Access = Handoff Direction Message = Handoff Completion Message = Line of Sight = Mobile Control Handoff = Mobile Station = Mobile Telephone Switching Office = Network Control Handoff NCHO/ MAHO = Network Control Handoff/ Mobile Assist Handoff QoS RSS TDMA TIA UE = Quality of Service = Received Signal Strength = Time Divison Multiple Access = Telecommunications Industry Asociations = User Equipment xii